Tại sao phép đo điện áp của mạch này khác nhau khi bật công tắc?

Tôi đã xây dựng một mạch đơn giản với hai đèn và một công tắc trượt được cung cấp bởi hai pin 1,5 V. Khi tắt công tắc trượt, điện áp của mạch được đo bằng vạn năng là 3,15 V:

Tuy nhiên, khi bật công tắc trượt và đèn sáng, điện áp mạch đo được là 2,99 V.

Tôi không hiểu tại sao phép đo điện áp không giống nhau trong cả hai trường hợp. Tại sao có sự khác biệt này?

Trước hết, cũng được thực hiện để làm thí nghiệm thực tế. Thật tốt khi thấy mọi người thử mọi thứ và muốn biết câu trả lời.

Có thể dễ dàng hơn để hình dung điều này với một mạch. Như đã được chỉ ra trong câu trả lời trước, pin có điện trở trong. Vì vậy, nếu bạn thêm một tải vào nó, bạn tạo một bộ chia điện áp. Khi pin ngày càng cạn kiệt, điện trở bên trong tăng lên, khiến nó không thể cung cấp năng lượng cho tải.

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

Nhìn vào sơ đồ trên. Chúng ta đều biết Luật Ohm, đó là V = I * R. Nếu chúng ta đưa ra các giá trị cho các điện trở, chúng ta có thể tính được mức giảm sẽ là bao nhiêu khi bạn đóng công tắc. Nếu chúng ta nói điện trở trong của pin là 0,5 Ohms và tải là 100 Ohms thì chúng ta có thể tìm ra dòng điện trong mạch. Để làm điều này, chúng tôi sắp xếp lại phương trình Định luật Ohm cho I: I = V / R = 9 / (100 + 0,5) = 0,0896 A hoặc 89,6mA. Sử dụng định luật Ohm một lần nữa (bạn sẽ thấy rằng đây có lẽ là phương trình hữu ích nhất bạn sẽ gặp trong thiết bị điện tử!), Chúng ta có thể tìm thấy sự sụt giảm điện áp trên điện trở của pin:

Ghi nhớ: V = I * R = 0,0896 * 0,5 = 0,0448V. Lấy cái này ra khỏi pin 9V được cung cấp lần đầu tiên và bạn nhận được điện áp bạn sẽ đo khi đóng công tắc: 9-0.0448 = 8,95V.

Sử dụng kiến ​​thức này, nếu bạn muốn tiếp tục thử nghiệm, tại sao không lấy điện trở được biết là tải và cung cấp năng lượng cho nó bằng các loại pin khác nhau. Với đồng hồ vạn năng của bạn, bạn có thể đo dòng điện và điện áp, sẽ cung cấp cho bạn tất cả các số bạn cần để tính toán điện trở trong của pin.

Như Marcus Muller chỉ ra, nhiệt độ cũng có thể ảnh hưởng đến điều này, vậy tại sao bạn không thử trước và sau khi kiểm tra, tính toán sức đề kháng bên trong của bạn trước và sau khi đặt chúng vào tủ lạnh / tủ đông, và xem nó thay đổi bao nhiêu. Hãy thử nó trên một vài loại pin khác nhau ... Có rất nhiều thử nghiệm thú vị bạn có thể làm để tăng sự hiểu biết về những gì đang diễn ra và cải thiện kỹ năng giải quyết các mạch.

Giữ nó lên và chúc may mắn!

Đây là một thử nghiệm cực kỳ tốt đẹp!

Tôi có một ý tưởng để thêm vào bình luận của jonk :

Thật là tốt khi bạn đang thử nghiệm những gì xảy ra như thế này! Như đã được cung cấp, câu trả lời là pin bị căng thẳng khi cấp nguồn cho đèn và điện áp của nó "giảm" một chút dưới tải đó. Khi pin gần hết tuổi thọ, pin sẽ còn giảm hơn nữa.

Đặt pin vào tủ lạnh trong một giờ hoặc lâu hơn, cho đến khi chúng lạnh (bạn cũng có thể đóng băng chúng, nhưng đừng xuống thấp hơn -20 ° C) và lặp lại thí nghiệm của bạn. Bạn sẽ thấy rằng họ rơi xuống khó khăn hơn nhiều bây giờ! Tắt và đợi cho đến khi họ có nhiệt độ phòng một lần nữa: Họ nên bắt đầu làm việc như trước.

Chuyện gì đang xảy ra vậy?

Trong pin, một phản ứng hóa học dẫn đến hai điểm tiếp xúc pin có điện thế khác nhau - có một điện áp giữa chúng!

Khi bạn kết nối hai thứ, các tiếp điểm pin của bạn, ở các điện áp khác nhau, dòng điện bắt đầu chảy. Đó là những gì thắp sáng bóng đèn của bạn!

Bây giờ, hãy tưởng tượng có một điện trở nhỏ (như, 2Ω) giữa pin của bạn và đầu dò dương của đồng hồ vạn năng của bạn. Nó không thực sự ở đó, nhưng bạn "cảm thấy" sự tồn tại của nó:

Một điện trở cho thấy sự sụt giảm điện áp khi một dòng điện chạy qua nó. Trong trường hợp của bạn, một vài trăm milliampere chảy qua bóng đèn, công tắc và trở lại vào pin của bạn - và điều đó dẫn đến một vài trăm millivol điện áp rơi trên điện trở "tưởng tượng" đó.

Đó là những gì chúng ta gọi là "kháng chiến nội bộ". Đó là sự không hoàn hảo của nguồn điện áp (như pin của bạn) dẫn đến điện áp thấp hơn dòng điện bạn vẽ.

Sức đề kháng bên trong có thể là nhiều thứ - trước hết, pin thật được làm bằng vật liệu thật và vật liệu thật có điện trở. Nhưng đối với pin, đó thường chỉ là một phần nhỏ của điện trở trong. Phần lớn hơn là để tạo ra dòng chảy, các phản ứng hóa học (và ion lang thang) bên trong phải diễn ra đủ nhanh. Nếu có hiện hơn bốc hơn so với phản ứng hóa học có thể duy trì, điện áp giảm xuống.

Bây giờ, khi bạn làm mát pin, bạn đã làm chậm tất cả các phản ứng hóa học bên trong và đặc biệt là các nguyên tử được sạc nhanh có thể đi lang thang bên trong pin. Đó là lý do tại sao chúng ta có tủ lạnh và tủ đông: Với tất cả các phản ứng hóa học bị làm chậm bởi nhiệt độ thấp hơn, thực phẩm không bị hỏng nhanh chóng, bởi vì tất cả những thứ làm cho thực phẩm trở nên tồi tệ (đó là sự phát triển của vi khuẩn và phân hủy hóa học của mọi thứ ) chỉ đơn giản là xảy ra trong chuyển động chậm.

Với phản ứng hóa học trong pin bị chậm lại, pin chỉ đơn giản là không thể "theo kịp" với mức tiêu thụ hiện tại và điện áp giảm hơn nữa so với pin ấm.

Pin không lý tưởng. Họ có sức đề kháng nội bộ. Khi dòng điện chạy qua nó, điện áp giảm.

Luôn nhớ rằng trong một mạch nối tiếp, nó là dòng điện không đổi và trong mạch song song đó là điện áp không đổi.

Đơn giản là bạn đã kết nối một tải điện trở nối tiếp với công tắc. Vì vậy, khi công tắc được đóng, sẽ có một vài lần giảm tải. Vì vậy, đó là lý do tại sao bạn sẽ không bao giờ có cùng điện áp giống như khi công tắc mở. Bạn có thể xem sơ đồ mạch là tốt. Cảm ơn. Trân trọng #ENGE. Abdullah.